Novas nanopartículas podem fornecer mega armazenamento de dados

Materiais com capacidade de mudar rapidamente de estado são valiosos para memórias e armazenamento de dados.

taniager

18 Setembro 2010 | 15h24

Este esquema mostra curvas de entalpia esboçadas nas fases líquidas, cristalinas e amorfas de uma nova classe de nano materiais denominados nanoestruturas de liga eutética binárias, ou

Este esquema mostra curvas de entalpia esboçadas nas fases líquidas, cristalinas e amorfas de uma nova classe de nano materiais denominados nanoestruturas de liga eutética binárias, ou "BEANs" (do inglês Binary Eutectic-Alloy Nanostructures). Crédito: cortesia de Daryl Chrzan.

Materiais que possuem a propriedade de mudar rapidamente de estado, entre diferentes fases, são valiosos como fontes de baixa energia para memórias instantâneas ou não voláteis e armazenamento de dados. Muitos cientistas têm se empenhado na procura de novos materiais que apresentem estas características. 

Recentemente uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia Berkeley descobriu uma nova classe de materiais de mudança de fase que poderá ser aplicada a tecnologias de memória de acesso aleatório (PCM) de mudança de fase e possivelmente armazenamento de dados ópticos também. Esta nova classe de materiais – ligas de nano cristais de um metal e um semicondutor – foi denominada “BEANs” (Iniciais em inglês de Binary Eutectic-Alloy Nanostructures.), nanoestruturas de liga eutética binárias. 

Quando as BEANs fazem a transição de fase, elas mudam suas propriedades de cristalinas para amorfas e, de volta, às cristalinas. Este processo é induzido por corrente elétrica, luz a laser ou uma combinação de ambos em questão de nano segundos.  

Daryl Chrzan, físico associado ao Lab3 de Berkeley e coautor do artigo, explica que a equipe utilizou nanopartículas de germânio incorporadas em sílica como BEANs iniciais. A partir delas, os cientistas foram capazes de estabilizar ambas as fases, sólidas e amorfas, e puderam ajustar a cinética de alternar entre as duas fases, simplesmente alterando a composição. 

O artigo intitulado “Embedded Binary Eutectic Alloy Nanostructures: A New Class of Phase Change Materials” foi publicado recentemente na revista NanoLetters.  

“O que mostramos é que as nanoestruturas de liga eutética binárias, tais como pontos de quantum e nanofios podem servir como material de mudança de fase,” diz. “A chave para o comportamento que observamos é a incorporação de nanoestruturas dentro de uma matriz de volumes em nano escala. A presença dessa interface matriz/nanoestrutura possibilita um resfriamento rápido que estabiliza a fase amorfa e também permite ajustar a cinética de transformação do material de mudança de fase”, disse Chrzan.  

Uma liga eutética é um material metálico que funde à temperatura mais baixa possível para sua mistura de componentes. O composto de germânio é uma liga eutética considerada pelos investigadores como um material de mudança de fase prototípico, porque ele pode existir a temperatura ambiente nos estados cristalino ou meta estado amorfo. Chrzan e seus colegas descobriram que quando nano cristais de germânio foram incorporados em sílica amorfa, os nano cristais formaram uma nano estrutura de dois lóbulos – metade era metálica cristalina e metade semicondutora cristalina. 

Os pesquisadores esperam que a BEAN possa exibir condutividade metálica normal no estado amorfo ligado. No estado cristalino “bi lobulado”, a BEAN irá incluir uma ou mais barreiras de Schottky, que podem ser feitas para funcionar como um diodo. Para fins de armazenamento de dados, a condução metálica poderia significar um “zero” e uma barreira de Schottky poderia significar “um”.

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